一种轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜结构

摘要

本发明涉及一种轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜结构,摒弃了传统全可动射电望远镜结构体系中的俯仰机构和方位座架，将射电望远镜反射面背架直接置于水面上，方位和俯仰方向上的运动通过内置于反射面背架中的集中质量的定向移动来实现。与以往全可动射电望远镜结构相比，结构自重大幅度下降，可节约建造成本。与以往全可动射电望远镜结构反射面背架的两点支承相比，反射面的面形精度会大幅度提高。轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜可以在海洋上建造，并可根据需要移动到需要的位置。

权利要求

1.一种轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜结构，其特征在于包括主反射面背架(1)、多个主反射面面板(2)、多个促动器(3)、主反射面壳板(4)、弧形轨道(5)、载重车(6)、中心体(7)、馈源(8)、撑腿(9)、副反射面背架(10)和副反射面面板(11)；主反射面背架(1)的上弦节点通过促动器(3)与主反射面面板(2)连接，主反射面背架(1)的下弦节点与主反射面壳板(4)连接；2条弧形轨道(5)互相垂直，不相交内置于主反射面背架中，2个载重车位于2条弧形轨道中，并分别行驶于各自轨道中；中心体(7)位于主反射面背架中心，馈源(8)位于中心体之上；4条撑腿(9)上端与副反射面背架(10)相连，下端透过主反射面面板与2条弧形轨道相连，副反射面面板(11)与副反射面背架(10)相连；所述多个主反射面面板(2)位于同一个旋转抛物面上。

2.根据权利要求1所述轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜结构，其特征在于：所述主反射面背架采用空间网格结构形式，上弦节点位于同一个旋转抛物面上，下弦节点位于同一个球面上。

3.根据权利要求1所述轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜结构，其特征在于：所述主反射面壳板为一球面，与主反射面背架下弦节点直接相连。

4.根据权利要求1所述轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜结构，其特征在于：所述弧形轨道为箱型截面。

5.根据权利要求1所述轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜结构，其特征在于：所述载重车是具有一定配重、可接收指令的遥控车。

6.根据权利要求1所述轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜结构，其特征在于：所述中心体是一圆管形结构，2条弧形轨道分别从中穿过，中心体与弧形轨道、主反射面背架、主反射面壳板均相连。

7.根据权利要求1所述轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜结构，其特征在于：所述撑腿为格构式结构。

8.根据权利要求1所述轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜结构，其特征在于：所述副反射面背架为空间网格结构，与副反射面面板相连的节点位于同一个旋转双曲面上。

9.根据权利要求1所述轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜结构，其特征在于：所述副反射面面板是由若干块小面板组成的旋转双曲面。

说明书

一种轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜结构

技术领域

[0001] 本发明属于结构工程技术领域，涉及一种轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜结构。

背景技术

[0002] 射电望远镜是一种接收来自天体无线电信号的观测设备。由于地球大气层的吸收，来自天体的无线电信号只有波长在1mm到30m左右的部分才能到达地面，射电天文学的研究也主要是在这个波段进行。自贝尔实验室的工程师央斯基(K.G.Jansky)于1932年发现来自银河系中心的射电辐射以来，射电天文学为现代天文学研究做出了巨大贡献，如上世纪60年代的四大发现(类星体、脉冲星、星际分子和宇宙微波背景辐射)均采用射电天文学方法观测得到。

[0003] 目前全球分布着大约80多面口径在25m以上的射电望远镜，其中口径最大的全可动射电望远镜分别为：美国Green Bank 110m×100m射电望远镜和德国Bonn 100m射电望远镜。更为瞩目的另一种索网式射电望远镜为美国阿雷西博305m射电望远镜，它曾被科学家评为20世纪人类十大工程之首。而在我国贵州省平塘县喀斯特洼地，口径为500m的球冠状射电望远镜FAST作为我国的大科学工程，是当今世界上最具威力的单口径射电望远镜，其灵敏度将比美国阿雷西博射电望远镜提高2.25倍，预测在未来20～30年保持世界领先地位。阿雷西博射电望远镜和FAST虽然口径巨大，但反射面不可转动，其观测范围受到很大限制，此外，这两个射电望远镜需要特殊的地理环境，往往不可复制。因此，大口径、高精度的全可动射电望远镜仍然是当前射电天文学界的主要关注方向。

[0004] 以往的全可动射电望远镜虽然在一定程度上实现了大口径与高精度的目的，但存在以下问题：

[0005] (1)由于射电望远镜结构体型过于庞大，在结构自重作用下反射面精度不能满足设计要求，采用现有全可动射电望远镜结构体系，已经很难突破110m口径；

[0006] (2)为追求大口径和高精度，虽经过科学的设计和优化，射电望远镜结构部分依然耗材巨大，难于批量建设；

[0007] (3)已有射电望远镜均建于陆地上，仅能观测陆地所对应的天区，对于广阔海洋所对应的天区，存在观测盲区。

[0008] 因此，有必要发明一种新形式的射电望远镜结构，以期使射电望远镜从陆地走向海洋，降低建造成本，并突破110m口径。

发明内容

[0009] 要解决的技术问题

[0010] 为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜结构，克服现有射电望远镜结构体系的不足。

[0011] 技术方案

[0012] 一种轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜结构，其特征在于包括主反射面背架1、多个主反射面面板2、多个促动器3、主反射面壳板4、弧形轨道5、载重车6、中心体7、馈源
8、撑腿9、副反射面背架10和副反射面面板11；主反射面背架1的上弦节点通过促动器3与主反射面面板2连接，主反射面背架1的下弦节点与主反射面壳板4连接；2条弧形轨道5互相垂直，不相交内置于主反射面背架中，2个载重车位于2条弧形轨道中，并分别行驶于各自轨道中；中心体7位于主反射面背架中心，馈源8位于中心体之上；4条撑腿9上端与副反射面背架
10相连，下端透过主反射面面板与2条弧形轨道相连，副反射面面板11与副反射面背架10相连；所述多个主反射面面板2位于同一个旋转抛物面上。

[0013] 所述主反射面背架采用空间网格结构形式，上弦节点位于同一个旋转抛物面上，下弦节点位于同一个球面上。

[0014] 所述主反射面壳板为一球面，与主反射面背架下弦节点直接相连。

[0015] 所述弧形轨道为箱型截面。

[0016] 所述载重车是具有一定配重、可接收指令的遥控车。

[0017] 所述中心体是一圆管形结构，2条弧形轨道分别从中穿过，中心体与弧形轨道、主反射面背架、主反射面壳板均相连。

[0018] 所述撑腿为格构式结构。

[0019] 所述副反射面背架为空间网格结构，与副反射面面板相连的节点位于同一个旋转双曲面上。

[0020] 所述副反射面面板是由若干块小面板组成的旋转双曲面。

[0021] 有益效果

[0022] 本发明提出的一种轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜结构,摒弃了传统全可动射电望远镜结构体系中的俯仰机构和方位座架，将射电望远镜反射面背架直接置于水面上，方位和俯仰方向上的运动通过内置于反射面背架中的集中质量的定向移动来实现。

[0023] 本发明由于采用了上述技术，使之与现有全可动射电望远镜结构相比具有如下有益效果：

[0024] 1.本发明无以往全可动射电望远镜结构中的方位座架和俯仰机构，而是直接将反射面背架结构置于水面上，由主反射面壳板承受水的浮力，通过2个载重车在2条互相垂直的弧形轨道中的配合移动来改变整体结构的重心，进而实现整体结构在方位和俯仰上的运动。因此，与以往全可动射电望远镜结构相比，结构自重大幅度下降，可节约建造成本。

[0025] 2.轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜结构为水面浮力支承，浮力作用在与水接触的球面上，与以往全可动射电望远镜结构反射面背架的两点支承相比，反射面的面形精度会大幅度提高。

[0026] 3.已有射电望远镜均建于陆地上，仅能观测陆地所对应的天区，对于广阔海洋所对应的天区，存在观测盲区。轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜可以在海洋上建造，并可根据需要移动到需要的位置。

附图说明

[0027] 图1为轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜结构的剖面图；

[0028] 图2为轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜结构的俯视图；

[0029] 图3为轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜结构的弧形轨道；

[0030] 图4为轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜结构的变位图；

[0031] 图中：1-主反射面背架，2-主反射面面板，3-促动器，4-主反射面壳板，5-弧形轨道，6-载重车，7-中心体，8-馈源，9-撑腿，10-副反射面背架，11-副反射面面板，12-水面。

具体实施方式

[0032] 现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

[0033] 本发明采用以下的技术方案：轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜结构漂浮于水面上，包括主反射面背架1、主反射面面板2、促动器3、主反射面壳板4、弧形轨道5、载重车6、中心体7、馈源8、撑腿9、副反射面背架10、副反射面面板11。主反射面背架的上弦节点通过促动器与主反射面面板连接，主反射面背架的下弦节点直接与主反射面壳板连接，主反射面壳板直接承受水的浮力，2条弧形轨道互相垂直并内置于主反射面背架中，2个载重车分别行驶于2条弧形轨道中，中心体位于主反射面背架中心，馈源位于中心体之上，4条撑腿上端与副反射面背架相连，4条撑腿下端透过主反射面面板与2条弧形轨道相连，副反射面与副反射面背架相连。

[0034] 其中，所述主反射面背架采用空间网格结构形式，上弦节点位于同一个旋转抛物面上，下弦节点位于同一个球面上。

[0035] 所述主反射面面板是构成主反射面的最小单元，所有主反射面面板位于同一个旋转抛物面上。

[0036] 所述促动器两端分别与主反射面背架和主反射面面板相连，可随时伸长缩短，用于补偿主反射面面板由于结构姿态调整引起的变形。

[0037] 所述主反射面壳板为一球面，位于主反射面背架之下，并与主反射面背架下弦节点直接相连，直接承受水的浮力。

[0038] 所述弧形轨道为箱型截面，是载重车行驶轨道，2条弧形轨道在主反射面背架中心位置上下错开，以保证2个载重车可以同时通过主反射面背架中心。

[0039] 所述载重车是具有一定配重的遥控车，可接收指令自由行驶于弧形轨道中，通过2量载重车的配合移动可改变整体结构的重心，从而控制整体结构在方位与俯仰方向上的运动。

[0040] 所述中心体是一圆管形结构，2条弧形轨道分别从中穿过，中心体与弧形轨道、主反射面背架、主反射面壳板均相连。

[0041] 所述馈源位于中心体之上，用于接收无线电信号。

[0042] 所述撑腿为格构式结构，用于支撑副反射面背架。

[0043] 所述副反射面背架为空间网格结构，与副反射面面板相连的节点位于同一个旋转双曲面上；

[0044] 所述副反射面面板是由若干块小面板组成的旋转双曲面。

[0045] 本发明采用以下技术实施方案，轨道式重心可变的水面浮动射电望远镜结构的剖面图、俯视图、弧形轨道和变位图见图1-4，包括主反射面背架1、主反射面面板2、促动器3、主反射面壳板4、弧形轨道5、载重车6、中心体7、馈源8、撑腿9、副反射面背架10和副反射面面板11，每部分的具体位置见图1。下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

[0046] 具体实施方式：

[0047] 来自天体的射电波经主反射面面板2和副反射面面板11两次反射后，被馈源8接收，由于地球自转的影响，为长时跟踪观测天体需要射电望远镜结构可随时调整主反射面的朝向，主反射面是由若干块主反射面面板2组成的旋转抛物面(见图2)。

[0048] 本发明通过改变整体结构重心的方式来实现结构姿态的调整，具体的重心移动方式为载重车轨道式移动方案，载重车6在弧形轨道5(见图3)中行驶，当一台载重车6在弧形轨道5中静止，另一台载重车6在另一条弧形轨道5中运动时，即可调整整体结构在载重车6行驶方向的姿态，整体结构的重心移动方向与载重车6的移动方向相同，当2台载重车在弧形轨道5中配合移动时，即可实现整体结构在方位与俯仰方向上的运动(见图4)，达到对空间目标跟踪观测的目的。为使2台载重车能同时穿过反射面中心，2条弧形轨道5在反射面中心相交处上下错开，通过中心体7将2条弧形轨道5连接成一个整体。

[0049] 在主反射面背架1的每个上弦节点和主反射面面板2间均用促动器3连接，在整体结构变位的过程中，促动器3可随时伸缩以补偿结构在重力作用下的变形，使主反射面的精度保持在需求的范围内。